一种不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别方法

摘要

一种不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别方法，基于自然电位、电阻率测井资料和声波时差计算的孔隙度，结合工区内泥浆电阻率、地层水电阻率和岩电参数，构建自然电位幅度差与泥浆电阻率比值、视地层水电阻率交会图版，利用该图版对工区内不同泥浆体系下复杂储层的流体性质进行识别，将为提高低阻油层、高阻水层的识别精度提供测井技术支持。本发明将自然电位幅度差与泥浆电阻率参数有机结合在一起，对低阻油层和高阻水层的识别提供了一种新途径，也避开了单纯用电阻率测井识别流体性质的难题。

说明书

技术领域

本发明属于石油勘探开发中的测井解释技术领域，特别涉及一种 不同泥浆体系下储层流体性质识别方法。

背景技术

为了在多井测井解释中，有效地识别不同泥浆体系下复杂储层的 流体性质，准确地识别储层的流体性质是计算油气储量及制定开发方 案的一项重要工作。现有的储层流体性质识别方法中，常常采用不同 探测深度的电阻率重叠或孔隙度-电阻率交会等方法，而在影响储层 流体性质精准识别的诸多因素中，泥浆体系是其中一个重要因素。比 如侵入相同的情况下，泥浆电阻率低，测得的电阻率低；而泥浆电阻 率高，测得的电阻率则相对较高。这就容易造成油水同层识别为水层， 水层识别为油水同层等错误情况。鉴于此，实际生产中，测井解释工 程师另辟蹊径，常用自然电位测井来识别低阻油层等复杂储层的流体 性质。同样，自然电位测井的相对幅度仍然受泥浆电阻率的影响。因 此，充分考虑泥浆体系对自然电位幅度差的影响，进而来识别不同泥 浆体系下复杂储层流体性质的方法尚未见到。

从现有方法来看，尚且没有考虑泥浆电阻率对自然电位幅度差影 响的储层流体性质识别方法，这给不同泥浆体系下自然电位法识别储 层流体性质带来不便。

发明内容

为了克服上述现有方法的不足，本发明的目的在于提供一种不同 泥浆体系下复杂储层流体性质识别方法，基于自然电位、电阻率测井 资料和声波时差计算的孔隙度，结合工区内泥浆电阻率、地层水电阻 率和岩电参数，构建自然电位幅度差与泥浆电阻率比值、视地层水电 阻率交会图版，利用该图版对工区内不同泥浆体系下复杂储层的流体 性质进行识别，将为提高低阻油层、高阻水层的识别精度提供测井技 术支持。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别方法，包括以下步 骤：

步骤一、确定识别对象为多泥浆体系即不同泥浆体系：若工区内 钻井使用的泥浆电阻率差别大，既有盐水泥浆，又有淡水泥浆，属于 典型的多泥浆体系；

步骤二、自然电位幅度差与泥浆电阻率相关性分析：由自然电位 测井基本原理可知，假设地层水和泥浆电阻率分别为R_w和R_m，近似 认为泥浆电阻率等于泥浆滤液电阻率，而且R_w＜R_m，自然电位为扩 散电动势与吸附电动势之和，具体如下：

E_s＝E_d+E_da(1)

$E_d=K_d\lg \frac{R_m}{R_w}---\left(2\right)$

$E_{da}=K_{da}\lg \frac{R_m}{R_w}---\left(3\right)$

式中：E_s是静自然电位，mV；E_d为扩散电动势，mV；E_da为扩 散吸附电动势，mV；K_d、K_da分别为扩散电动势系数和扩散吸附电 动势系数，与盐类的化学成份及温度有关；R_m为泥浆电阻率，Ω·m； R_w为地层水电阻率，Ω·m；

将上述方程(2)、(3)代入方程(1)，并进行整理可得

$E_s=(K_a+K_{da})·\lg \frac{R_m}{R_w}---\left(4\right)$

在实际自然电位测井中，自然电位SP实际上相当于E_s在泥浆电 阻r_m上的电位降落造成的电位差别，自然电位幅度差ΔSP则为自然电 流I在流经泥浆电阻r_m上的最大电位降落，即

$\Delta SP=\frac{E_s}{r_m+r_{sh}+r_{sd}}·r_m---\left(5\right)$

式中：ΔSP为实际测井测得的自然电位幅度差，mV；r_m为泥浆 的电阻，Ω；r_sd为砂岩的电阻，Ω；r_sh为泥岩的电阻，Ω；

由方程(5)可知，自然电位幅度差ΔSP与泥浆电阻r_m成正比； 由物理学基础知识可知，泥浆电阻r_m与泥浆电阻率R_m成正比；这也 就是说，自然电位幅度差ΔSP与泥浆电阻率R_m成正比；

步骤三、视地层水电阻率计算：由阿尔奇公式可知，

$F=\frac{R_0}{R_w}=\frac{a}{{\phi }^m}---\left(6\right)$

式中：R₀饱含水(100％含水)地层电阻率，Ω·m；R_w为孔隙中 地层水电阻率，Ω·m；φ为地层的孔隙度，小数；a是与岩性有关的 系数，无量纲；m为胶结指数，与岩石的胶结情况有关，无量纲。

将方程(6)进行整理，可得

$R_w=\frac{R_0·{\phi }^m}{a}---\left(7\right)$

实际情况中，地层不可能100％含地层水。因此，方程(7)中的 R₀可由地层电阻率R_t代替，于是可推导出视地层水电阻率R_wa的计算 公式，

$R_{wa}=\frac{R_t·{\phi }^m}{a}---\left(8\right)$

式中：R_wa为视地层水电阻率，Ω·m；R_t为地层电阻率，Ω·m； 其他参数物理意义同上；

步骤四、构建自然电位幅度差与泥浆电阻率比值～视地层水电阻 率交会图版：将自然电位幅度差与泥浆电阻率相除，即ΔSP/R_m，以 此参数作为构建复杂储层的流体性质识别图版的一个参数；

利用视地层水电阻率、自然电位幅度差与泥浆电阻率比值两个参 数来构建不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别图版；

步骤五、不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别：将待识别储层 的自然电位幅度差、泥浆电阻率以及计算得到的视地层水电阻率数据 点放入图版中，如果数据点落入油层区域，则识别为油层；如果落入 水层区域，则识别为水层。

本发明不同泥浆体系下储层流体性质识别方法，将自然电位幅度 差与泥浆电阻率参数有机结合在一起，对低阻油层和高阻水层的识别 提供了一种新途径，也避开了单纯用电阻率测井识别流体性质的难 题。

本发明提供一种不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别方法。针 对不同泥浆体系钻遇的高阻水层、低阻油层等复杂储层，充分考虑泥 浆电阻率对自然电位测井的影响，并用视地层水电阻率将电阻率、孔 隙度及孔隙结构指数有效嫁接，使其测井解释工程师能够根据测井资 料方便自如地进行不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别，从而为油 田增储上产提供测井技术支持。

该方法在国内首次针对储层流体性质，提出了不同泥浆体系下复 杂储层流体性质识别方法，能够有效地利用自然电位、泥浆电阻率及 电阻率、孔隙度、地层水电阻率、胶结指数等进行油水层识别，提高 了低阻油层、高阻水层的识别精度。

附图说明

图1为本发明中的不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别方法 流程图。

图2为本发明中的工区泥浆电阻率变化情况图。

图3为本发明中的泥浆电阻率与自然电位幅度差关系图。

图4为本发明中的自然电位幅度差与泥浆电阻率比值～视地层水 电阻率交会图。

图5为本发明识别的流体性质成果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做详细叙述。

参照图1，一种不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别方法，包 括以下步骤：

步骤一、工区内泥浆体系分析：以某工区为例，翔实统计工区内 每口井钻遇目的层所使用的泥浆矿化度，经过地温梯度确定出目的层 的温度后，经过矿化度、温度与电阻率转换图版，获得钻遇目的层的 泥浆电阻率。由图2可知，该工区内泥浆电阻率变化较大，分布在 0.3～3.1Ω.m，钻遇目的层的泥浆电阻率差别大，既有盐水泥浆，又 有淡水泥浆，属于典型的多泥浆体系。泥浆电阻率与地层水电阻率差 异较为明显，这不仅使得不同探测深度的电阻率曲线的差异变大，也 致使自然电位幅度差发生变化。

步骤二、自然电位幅度差与泥浆电阻率相关性分析：为了探明泥 浆电阻率对自然电位幅度差的影响机理，以理论公式推导和现场实例 进行分析说明。

由自然电位测井基本原理可知，假设地层水和泥浆电阻率分别为 R_w和R_m(泥浆滤液电阻率和泥浆电阻率近似相等)，而且R_w＜R_m， 自然电位为扩散电动势与吸附电动势之和，具体如下：

E_s＝E_d+E_da(1)

$E_d=K_d\lg \frac{R_m}{R_w}---\left(2\right)$

$E_{da}=K_{da}\lg \frac{R_m}{R_w}---\left(3\right)$

式中：E_s是静自然电位，mV；E_d为扩散电动势，mV；E_da为扩 散吸附电动势，mV；K_d、K_da分别为扩散电动势系数和扩散吸附电 动势系数，与盐类的化学成份及温度有关；R_m为泥浆电阻率，Ω·m； R_w为地层水电阻率，Ω·m。

将上述方程(2)、(3)代入方程(1)，并进行整理可得

$E_s=(K_a+K_{da})·\lg \frac{R_m}{R_w}---\left(4\right)$

在实际自然电位测井中，自然电位SP实际上相当于E_s在泥浆电 阻r_m上的电位降落造成的电位差别，自然电位幅度差ΔSP则为自然电 流I在流经泥浆电阻r_m上的最大电位降落，即

$\Delta SP=\frac{E_s}{r_m+r_{sh}+r_{sd}}·r_m---\left(5\right)$

式中：ΔSP为实际测井测得的自然电位幅度差，mV；r_m为泥浆 的电阻，Ω；r_sd为砂岩的电阻，Ω；r_sh为泥岩的电阻，Ω。

由方程(5)可知，自然电位幅度差ΔSP与泥浆电阻r_m成正比。 由物理学基础知识可知，泥浆电阻r_m与泥浆电阻率R_m成正比。这也 就是说，自然电位幅度差ΔSP与泥浆电阻率R_m成正比。

以某工区为例，统计分析同一目的层的自然电位幅度差ΔSP、泥 浆电阻率R_m，并做图3所示交会图可知，泥浆电阻率R_m越大，则自 然电位幅度差ΔSP越大。换言之，自然电位幅度差ΔSP与泥浆电阻率 R_m成正比，这完全与上述理论推导一致。

步骤三、视地层水电阻率计算：由阿尔奇公式可知

$F=\frac{R_0}{R_w}=\frac{a}{{\phi }^m}---\left(6\right)$

式中：F为地层因素，无量纲；R₀为饱含水(100％含水)地层 电阻率，Ω·m；R_w为孔隙中地层水电阻率，Ω·m；φ为地层的孔隙 度，小数；a是与岩性有关的系数，无量纲；m为孔隙结构指数，与 岩石的孔隙结构、胶结情况有关，无量纲。

将方程(6)进行整理，可得

$R_w=\frac{R_0·{\phi }^m}{a}---\left(7\right)$

实际情况中，地层不可能100％含水。因此，方程(7)中的R₀可 由地层电阻率R_t代替，于是可推导出视地层水电阻率R_wa的计算公 式，

$R_{wa}=\frac{R_t·{\phi }^m}{a}---\left(8\right)$

式中：R_wa为视地层水电阻率，Ω·m；R_t为地层电阻率，Ω·m； 其他参数物理意义同上。

获取视地层水电阻率R_wa的关键在于：其一，声波时差测井或补 偿密度测井求得较为准确的孔隙度；其二，选取目的层岩心，开展储 层温度、压力条件下的岩电参数实验，进而获取m、a值；其三，对 深探测电阻率进行井眼、围岩及侵入等环境影响校正，尽可能还原储 层的真实电阻率。

步骤四、构建自然电位幅度差与泥浆电阻率比值～视地层水电阻 率交会图版：由步骤二分析可知，不同泥浆体系下的自然电位幅度差 变化较大，而且自然电位幅度差的大小与泥浆电阻率成正比。为了减 小泥浆电阻率对自然电位幅度差的影响，可将自然电位幅度差与泥浆 电阻率相除，即ΔSP/R_m，以此参数作为构建不同泥浆体系下复杂储 层的流体性质识别图版的一个参数。

由步骤三可知，视地层水电阻率与地层的真实电阻率、孔隙度成 正比。对储层条件相同的地层来说，含油后地层电阻率增大，视地层 水电阻率也随之增大；而且该参数也反映了孔隙度、孔隙结构。因此， 视地层水电阻率也在一定程度上能够较好反映储层的流体性质。

基于此，本发明利用自然电位幅度差与泥浆电阻率比值ΔSP/R_m、 视地层水电阻率R_wa两个参数来构建不同泥浆体系下复杂储层流体性 质识别图版(图4)。

步骤五、不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别：统计待识别储 层的自然电位幅度差、泥浆电阻率，获取自然电位幅度差与泥浆电阻 率比值；通过声波时差或补偿密度求取待识别储层的孔隙度，并统计 经环境影响校正后的电阻率，结合所开展的岩电实验，获取视地层水 电阻率。将自然电位幅度差与泥浆电阻率比值、视地层水电阻率数据 点放入图4所示的图版中，如果数据点落入油层区域，则识别为油层； 如果数据点落入油层区域，则识别为油层；如果落入水层区域，则识 别为水层。

一种不同泥浆体系下复杂储层流体性质识别方法已经在实际油 田中得到试用。在X井的低阻油层流体性质识别应用中，参照图5， 该法识别的X井成果图，该井2190-2199米井段，自然电位负异常非 常明显，声波时差为223μs/m，反映物性较好；电阻率明显偏低，仅 为16.8Ω·m，单独从测井响应特征来看为水层，一次测井解释为水层。 利用本研究所述方法识别为纯油层，该层试油初期日产油1.1m³，日 产水0m³，试油结论与识别结果完全一致。

对比本发明方法识别的流体性质与实际试油试采成果可知，识别 的流体性质与实际生产情况基本吻合，这进一步说明该发明所述方法 能够较好地对不同泥浆体系下复杂储层的流体性质进行识别。该方法 充分挖掘了自然电位测井资料中所蕴藏的流体性质信息，而且减小了 泥浆电阻率对自然电位测井的影响，因此，该法提高了不同泥浆体系 下复杂储层流体性质识别精度的同时，开辟了老井复查中用自然电位 测井识别油层的新途径，且该方法简单、实用，具有良好的推广应用 价值。

本领域的技术人员应当理解，由于电阻率测井受泥浆电阻率的影 响较为严重，为了保证该方法的有效可行性，必须保障在计算视地层 水电阻率时，先对电阻率测井进行侵入等环境影响校正，该方法识别 的结果才具有较高的精度。